3-CONTROL UNIDAD DEL CICLO DE RESPIRACIÓN CELULAR

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3- CONTROL & UNIDAD DEL CICLO DE RESPIRACIÓN CELULAR RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ 
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Control del Ciclo de Krebs: 
Mecanismos: 
1. Disponibilidad de sustrato. 
2. Inhibición por producto. 
3. Inhibición feedback. 
4. Control alostérico. 
La fosforilación se 
favorece con la acetil-
CoA y el NADH. 
 
La desfosforilación 
la lleva a cabo una 
fosfatasa. Esto 
activa la enzima 
descarboxilasa. 
 
La desfosforilación 
se ve favorecida por 
el Ca2+, Mg2+ y el 
ácido pirúvico.la 
desfosforilación a su 
vez es inhibida por el 
ATP y el NADH. 
 
 
 
La actividad enzima citrato 
sintasa varía en dependencia 
de los cambios de 
concentración de sus 
sustratos 
Es indispensable la unión del 
oxalacetato en el centro 
activo de la enzima para que 
pueda unirse el acetil-CoA y 
llevarse a cabo la reacción. 
Si las concentraciones del 
oxalacetato son pobres 
esta primera reacción del 
ciclo ocurre deficietemente, 
inhibiéndose el CK. 
 
Control de la Isocitrato deshidrogenasa (Enzima reguladora fundamental) 
- Disponibilidad de 
sustrato: isocitrato y NAD+ 
 
- Inhibición por producto 
NADH 
 
- Control alostérico: (+) 
ADP, Ca2+, ATP (-) 
Enzimas reguladoras 
1. Citrato sintasa 
2. Isocitrato deshidrogenasa 
3. α-ceto glutarato deshidrogenasa 
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1. UN AUMENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS SUSTRATOS: isocitrato 
y NAD+, TRAE CONSIGO UN AUMENTO DE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA 
ALEOSTÉRICA ISOCITRATO DESHIDROGENASA AUMENTANDO LA 
TRANSFORMACIÓN DEL ISOCITRATO EN ALFA CETOGLUTARATO, E 
INCREMENTA LA VELOCIDAD DEL CICLO DE KREBS. MIENTRAS QUE UNA 
DISMINUCIÓN DE DICHAS CONCENTRACIONES, PROVOCA QUE SUCEDA 
LO CONTRARIO. 
2. AL AUMENTAR LAS CONCENTRACIONES DE ADP (PEC bajo), LA ENZIMA SE 
ACTIVA Y LO MISMO OCURRE CON EL CICLO. SI AUMENTA LAS 
CONCENTRACIONES DE ATP (PEC alto), LA ENZIMA SE INHIBE Y TAMBIEN 
EL CICLO (SE CONSIDERA A ESTA ENZIMA COMO EL MARCAPASO DEL 
CICLO) 
 
EN ESTOS TIPOS DE CONTROL, DECIR QUE: 
 NADH está aumentada es lo mismo que decir que el NAD+ está disminuido, y 
viceversa 
 Las concentraciones de ATP están elevadas es lo mismo que decir que las de 
ADP están disminuidas, y viceversa 
 
NOTA: 
En todas las inhibiciones por 
producto, se cumple que, 
cuando este está aumentado, 
se inhibe la actividad de la 
enzima (en este caso, es la 
de la alfa cetoglutarato 
deshidrogenasa), lo cual trae 
consigo la inhibición del C.K, 
debido a que el producto se 
está acumulando, y para 
mantener la economía celular 
la enzima disminuye su 
actividad. 
Y la influencia de un efector 
alostérico positivo hace que la velocidad de la reacción sea más rápida, y por ende la del 
ciclo, y pasa todo lo contrario con un efector alostérico negativo. 
 
ASPECTOS GENERALES DE LA REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL 
TRANSPORTE DE ELECTRONES 
1. Concentración de cofactores reducidos. 
2. Disponibilidad de oxígeno. 
3. Actividad de los complejos. 
4. Intensidad del gradiente electroquímico. 
 
Concentración de cofactores reducidos 
 Son los que aportan los electrones a la CTE, por lo que la aceleran o deprimen 
según sus concentraciones. 
 La concentración de cofactores reducidos depende del metabolismo en general, 
pero especialmente del funcionamiento del CK, que a su vez depende del potencial 
energético celular. 
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Los cofactores reducidos aceleran la reacción si aumenta su concentración, pues de este 
modo el aporte de hidrógeno a la cadena sería abundante; y la deprimen si su aporte es 
pobre. 
 
Disponibilidad de oxígeno 
 El oxígeno es el aceptor final de los electrones en la CTE. Es aquí donde se 
consume la mayor parte del oxígeno que respiramos. 
 En situaciones de hipoxia o anoxia disminuye el funcionamiento de la CTE. Ej: 
hipoxia perinatal secundaria a insuficiencia en la circulación útero-placentaria, 
compresión del cordón umbilical y complicaciones fetales, como la sepsis o las 
hemorragias. 
 
En el caso de faltar el aceptor final (O2) la secuencia total de la CTE queda reprimida, 
pues una reacción depende de la siguiente para que todo el proceso se efectúe. Si el 
complejo IV no puede ceder sus electrones al oxígeno, los componentes redox anteriores 
no podrían cederle al complejo IV sus electrones, y así sucesivamente ocurre con las 
reacciones anteriores, inhibiendo todo este proceso, mientras que altas concentraciones 
de oxígeno trae consigo un aumento de la actividad de la CTE. 
 
El cianuro y el 
monóxido de 
carbonomson dos 
de los complejos 
que inhiben al 
complejo IV. Ellos 
ocacionan la muerte 
debida, entre otros 
factores a la 
inhibición de este 
complejo lo cual 
impide el paso de 
electrones por la 
CTE. Esto a su ves 
impide la formación 
del gradiente de protones lo cual impide la utilización de este en la formación de ATP. 
 
Si la FO no utiliza el 
gradiente, no puede 
sintetizar el ATP, y 
este al acumularse 
impide el 
funcionamiento de la 
CTE y a su vez, los 
cofactores reducidos 
se acumularían y no 
se produciría 
oxidación. Esto 
inhibe a su vez al 
CK. 
 
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LA OLIGOMICINA provoca la inhibición de la enzima tanto en su reacción hidrolítica como 
biosintética, la desinhibición se logra por la fuerza protón motriz, y en presencia de ADP 
y Pi. 
En resumen la ATP sintasa se inhibe en presencia del Ca2+ , un pobre gradiente protónico 
y un potencial energético alto (es lo mismo que decir mucho ATP) 
 
LA RESPIRACIÓN CELULAR COMO UN TODO 
La inhibición o activación de cualquiera de los procesos inhibe o activa, respectivamente, 
la respiración celular en su conjunto, excepto el efecto de los desacopladores que inhiben 
la fosforilación oxidativa, pero aceleran la CTE y por consiguiente el CK. 
 
DESACOPLADORES: 
Existen drogas que impiden que se forme el gradiente protónico; tal es el caso de la 2,4-
dintrofenol que permeabiliza la MIM a los protones; se crea el gradiente, pero estos 
vuelven de nuevo a la matriz. Al no formarse el gradiente, el transporte electrónico se 
acelera consumiendo de esta forma más oxígeno. Al disiparse este gradiente se pierde 
el potencial energético contenido en él y la energía se libera en forma de calor en vez de 
ser utilizado en la formación de ATP. El desacoplamiento es un mecanismo biológico que 
genera calor. 
 
FACTORES QUE CONTROLAN LA RESPIRACIÓN CELULAR:} 
Es regulada fundamentalmente por el potencial energético celular, niveles de ATP, ADP, 
AMP y Pi; aunque contribuyen todos los factores que se requieren en los diferentes 
procesos que la forman 
Recordemos que: la enzima isocitrato deshidrogenasa es activada por el ADP e inhibida 
por el ATP, que los cofactores reducidos provenientes del CK son los sustratos de la 
CTE, y al funcionar esta se produce el gradiente de protones, pero esta también require 
de oxígeno, el aceptor final de los electrones 
También es importante las concentraciones adecuadas de ADP y Pi que son los sustratos 
de la ATP sintasa. 
En un organismo en reposo y bien alimentado, los 3 procesos se encuentran de forma 
regulada y se produce solo las cantidades necesarias de ATP que se requieren para 
satisfacer este estado basal (esto se postula en el principio de la máxima economía) 
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En cuanto surge necesidades mayores de ATP, se activa la respiración celular. Al 
consumirse ATP aumentan las concentraciones de ADP. En estas condiciones se activa 
el CK pues al aumentar las concentraciones del activador aleostérico positivo, el ADP, se 
activa la isocitrato deshidrogenasa, enzima reguladora del ciclo. Al aumentarse el CK se 
producenmayores cantidades de cofactores reducidos, estos activan la CTE al llegarle 
más cantidad de sustratos y entonces se forma un gradiente de protones con suficiente 
fuerza protón motriz que será utilizada por la ATP sintetasa. 
Como las concentraciones de ADP y Pi, sustratos de la última enzima están elevados, se 
forman mayores cantidades de ATP, que serán utilizadas en estas situaciones de 
mayores emergencias energéticas. 
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La respiración celular es un proceso mitocondrial que constituye la última etapa del 
catabolismo de los principales nutrientes de la dieta que convergen en el acetil CoA, y 
permite la obtención de la mayor parte de la energía metabólicamente útil (ATP). 
La modificación de cualquiera de los procesos que integran la respiración celular (ciclo 
de Krebs, cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa) repercute en el 
funcionamiento de los otros ya que constituyen una unidad estructural y funcional.